Wilhelm Barthlott

Wilhelm Barthlott

Wilhelm Barthlott (* 22. Juni 1946 in Forst (Baden)) ist ein deutscher Botaniker und Bioniker. Sein offizielles botanisches Autorenkürzel lautet „Barthlott“.

Barthlotts Arbeitsgebiete sind die Systematik, Biodiversitätsforschung und Bionik. Er ist einer der Pioniere der biologischen und technischen Grenzflächenforschung. Aus seinen Arbeiten zur Raster-Elektronenmikroskopie pflanzlicher Oberflächen entwickelte er 1985-2009 selbstreinigende (Lotus-Effekt) und seit 2002 permanent unter Wasser lufthaltende (Salvinia-Effekt) technische Oberflächen. Sie führten zu einem Paradigmenwechsel in weiten Bereichen der Materialwissenschaften und ermöglichten die Entwicklung superhydrophober biomimetischer Oberflächen. Unter dem Markennamen Lotus-Effekt® wurden sie ein wirtschaftlicher Erfolg.

Leben

Wilhelm Barthlott entstammte einer Familie französischer Hugenotten, die mit Jacques Barthelot 1698 in die Markgrafschaft Baden-Durchlach kamen. Mütterlicherseits sind die Bauernhöfe der Familie seit 1520 zum Kloster Maulbronn gehörig nachweisbar. Wilhelm Barthlott studierte Biologie mit den Nebenfächern Physik, Chemie und Geographie an der Universität Heidelberg und promovierte 1973 über Systematik und Biogeographie. Nach der Habilitation folgte er einem Ruf an die Freie Universität Berlin und war dort von 1982 bis 1985 am Institut für Systematische Botanik und Pflanzengeographie. 1985 nahm er einen Ruf an die Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn als Direktor am Botanischen Institut und des Botanischen Gartens an. Seit 2003 bis zu seiner Emeritierung 2011 war er Geschäftsführender Direktor des von ihm gegründeten Nees-Institutes für Biodiversität der Pflanzen und gleichzeitig Direktor der Botanischen Gärten der Universität Bonn. Sowohl Garten als auch Institut wurden von ihm nachhaltig umstrukturiert und erweitert.

Barthlott ist seit 2011 emeritiert, leitete aber bis 2014 das Langzeitvorhaben Biodiversität im Wandel der Akademie der Wissenschaft und Literatur Mainz. 2011 gründete er mit Walter Erdelen (UNESCO) das Biodiversity Network Bonn BION, das seit 2013 mit seinem Nachfolger Maximilian Weigend implementiert wurde. Er leitet weiterhin die Arbeiten zur Umsetzung des von ihm entdeckten Lotus-Effekts und Salvinia-Effektes im Rahmen von laufenden Forschungsvorhaben.

Wirken

Biodiversitätskartierung, Tropenökologie und Umwelt

Umfangreiche Forschungsarbeiten vor allem im andinen Südamerika mit zahlreichen Arbeiten zur Taxonomie und Morphologie neotropischer Kakteen, Orchideen und Bromelien, u.a. anhand von Analysen ihrer Oberflächenstrukturen mit Hilfe des Rasterelektronenmikroskops, zur Struktur und Status der Vegetation in Madagaskar und im tropischen Westafrika sowie zur Aufklärung von Mechanismen zur Steuerung und Verteilung von Biodiversität in den Tropen. Studien tropischer Modellökosysteme wie z. B. tropischer Inselberge und epiphytischer Pflanzen im Kronenbereich der tropischen Regenwälder. Die Arbeiten konzentrieren sich vor allem auf die globale Kartierung von Biodiversität und deren makroökologische kausale Abhängigkeiten. Seine Weltkarte der Biodiversität ist inzwischen in zahlreiche biologische und geographische Lehrbücher eingegangen. Im Rahmen des von ihm geleiteten BMBF-BIOTA AFRIKA-Projektes wurden die Biodiversitätsmuster in Afrika als Modellkontinent analysiert und die möglichen Folgen des Klimawandels untersucht. In den letzten Jahren beschäftigt er sich mit der Rolle von Religionen beim Erhalt der Umwelt. (Barthlott-Obholzer-Rafiqpoor 2016 und Barthlott 2018: Ökologie und Religion)

Systematik und Evolution

Systematisch/taxonomische Arbeiten von Wilhelm Barthlott konzentrieren sich auf die Erforschung der Vielfalt bestimmter Gruppen der Bedecktsamer. Im Mittelpunkt standen die Kakteen und die Orchideen (vor allem systematische Merkmale der Feinstruktur der Samenschalen). Innerhalb seiner Arbeitsgruppe standen auch molekularsystematische Arbeiten im Vordergrund. Systematische und ökologische Interessen werden verknüpft in dem Arbeitsgebiet Fleischfressende Pflanzen. Dies führte unter anderem zur Entdeckung der ersten protozooenfangenden Pflanze, der Reusenfallen (Genlisea), die gleichzeitig die höchsten Evolutionsraten und darüber hinaus das kleinste bekannte Genom aller Blütenpflanzen hat. Die Benennung der Reusenfalle Genlisea barthlottii ehrt seine Verdienste in diesem Feld. Barthlottia madagascariensis und sieben weitere Arten aus anderen Gattungen wurden nach ihm benannt. Eine komplette Liste der von ihm und nach ihm benannten Pflanzenarten findet sich bei IPNI.

Bionik und Grenzflächen

Wilhelm Barthlott war der erste Botaniker, der die Raster-Elektronenmikroskopie systematisch seit 1970 zur Erforschung pflanzlicher Oberflächen einsetzte. Daraus resultierten zahlreiche Arbeiten und vor allem Mitte der 70er Jahre die Entdeckung des Selbstreinigungs-Effektes superhydrophober mikro- und nanostrukturierter Oberflächen, die unter dem Markennamen Lotus-Effekt® ab 1996 technisch umgesetzt wurden. Die daraus resultierenden Produkte werden heute weltweit vertrieben. Patente und Markennamen Lotus-Effekt liegen heute bei der Firma Sto-AG. Die grundlegenden Arbeiten zum Lotus-Effekt (Barthlott & Ehler 1977, Barthlott & Neinhuis 1997) führten zu Innovationen und einem Paradigmenwechsel in den Materialwissenschaften und zählen zu den weltweit am höchsten zitierten Arbeiten. Seit 2002 konzentrieren sich die Forschungen auf dauerhaft unter Wasser lufthaltende Oberflächen (Salvinia-Effekt®).

Die biologische Grenzflächenforschung und Bionik sind seit 1990 unverändert ein zentrales Arbeitsgebiet. Die Arbeiten ab 2002 basierend auf dem Schwimmfarn Salvinia, dem ein komplexes physikalisches Prinzip zugrunde liegt. Eine technische Umsetzung ist die "passive Air Lubrication" in der Schifffahrt: Durch eine Reduktion des Reibungswiderstandes könnten Schiffe etwa 30 % ihres Treibstoffverbrauches einsparen, eine Zahl von hoher ökonomischer und vor allem ökologischer Relevanz. Andere Anwendungen finden sich in der Sensorik, sowie der Entfernung von Ölverunreinigungen auf Gewässern. Barthlott verwies früh darauf, dass oberfächenaktive Substanzen erhebliche Schäden anrichten können und dass zu Bionik untrennbar auch die Nachhaltigkeit bionischer Technologien gehören.

Barthlott hatte mit seinen innovativen Forschungsgebieten eine große Zahl von Schülern, unter anderen

• Nico Blüthgen
• Thomas Borsch
• Eberhard Fischer
• Pierre Ibisch
• Kerstin Koch
• Holger Kreft
• Christoph Neinhuis
• Stefan Porembski
• Daud Rafiqpoor

Ehrungen und Auszeichnungen

• 1990 Mitglied der Akademie der Wissenschaften und der Literatur Mainz
• 1991 „Foreign Member“ der Linnean Society of London.
• 1997 Mitglied der Nordrhein-Westfälischen Akademie der Wissenschaften und der Künste
• 1997 Karl Heinz Beckurts-Preis (für Lotus-Effekt)
• 1998 Nominierung für den Deutschen Zukunftspreis für Technik und Innovation des Bundespräsidenten
• 1998 Orden Andrés Bello des Präsidenten Rafael Caldera der Republik Venezuela
• 1999 Mitglied der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina
• 1999 Philip-Morris-Forschungspreis (für Lotus-Effekt)
• 1999 Deutscher Umweltpreis (für Lotus-Effekt)
• 2001 Treviranus-Medaille des Verbandes Deutscher Biologen
• 2001 GlobArt Award (Österreich) für grenzüberschreitendes innovatives Denken
• 2002 Cactus d’Or des Fürstentums Monaco für Verdienste um die Sukkulentenforschung
• 2004 Scientist in Residence der Universität Duisburg-Essen
• 2005 Innovationspreis des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (für Salvinia-Effekt)
• 2006 Erster Preis des Hochschulwettbewerbs „Patente Erfinder“ des Landes Nordrhein-Westfalen (für Salvinia-Effekt)
• 2007 Maecenas-Medaille der Universität Bonn
• 2010–2014 Director of the Board der International Society of Bionic Engineering (ISBE), Beijing (China)
• 2019 Validierungspreis VIP des BMBF (Bundesministerium für Forschung und Technologie) (für Salvinia-Effekt)

Werke

Die Publikationsliste von Wilhelm Barthlott umfasst über 460 Arbeiten (darunter mehrere Bücher), ein vollständiges Verzeichnis Wilhelm Barthlott Google Scholar Citations

Ausgewählte Publikationen

• Mail, M., Klein, A., Bleckmann, H., Schmitz, A., Scherer, T., Rühr, P.T., Lovric, G, Fröhlingsdorf, R., Gorb, S.N. & W. Barthlott (2019): A new bioinspired method for pressure and flow sensing based on the underwater air retaining surfaces of the backswimmer Notonecta – Beilstein J. Nanotechnology 9, 3039-3047, doi:10.3762/bjnano.9.282, PDF
• Busch, J.M., Barthlott. W., Brede, M., Terlau, W. & M. Mail (2018): Bionics and Green Technology in Maritime Shipping: An Assessment of the Effect of Salvinia Air-Layer Hull Coatings for Drag and Fuel Reduction - Phil. Trans. Royal Soc. A, (Vol. 377: “Bioinspired Materials and Surfaces for Green Science and Technology”), London - doi:10.1098/rsta.2018.0263
• Barthlott, W. (2018): Ökologie und Religion - Über die Potenziale einer mächtigen Partnerschaft. -  pp. 103-117 in: Jahrbuch für Ökologie 2017/2018, Hirzel Publishers, Stuttgart - https://jahrbuch-oekologie.de/jahrbuch-oekologie-2017-2018-2/
• Barthlott, W., Mail, M., Bhushan, B. & K. Koch (2017), Plant Surfaces: Structures and Functions for Biomimetic Innovations. – Nano-Micro Letters, 9:23, doi:10.1007/s40820-016-0125-1

• Barthlott, W., Rafiqpoor, M.D. & W.R. Erdelen, (2016) Bionics and Biodiversity – Bio-inspired Technical Innovation for a Sustainable Future. – in: “Biomimetic Research for Architecture: Biologically-Inspired Systems ”, pp. 11–55, (Eds.: J. Knippers et al.), Springer Publishers. doi:10.1007/978-3-319-46374-2

• Barthlott, W. & Rafiqpoor, M.D. (2016): Biodiversität im Wandel – Globale Muster der Artenvielfalt. In: Lozán et al. (Edts): Warnsignal Klima: Die Biodiversität, pp. 44–50. In Wissenschaftliche Auswertungen/GEO PDF

• Barthlott, W., Obholzer, J., Rafiqpoor, M.D., (2016) Pflanzen der Heiligen Bücher Bibel und Koran – النباتات في الكتب السماوية: الإنجيل و القرآن. BfN Skripten No. 448, 106 S., PDF

• Barthlott, W., Mail, M. & C. Neinhuis, (2016) Superhydrophobic hierarchically structured surfaces in biology: evolution, structural principles and biomimetic applications.- Phil. Trans. R. Soc. A. doi:10.1098/rsta.2016.0191

• Barthlott, W. et al. (2015): Biogeography and Biodiversity of Cacti. – Schumannia 7, pp. 1–205, ISSN 1437-2517 PDF

• Barthlott, W. et al. (2014): Orchid seed diversity: A scanning electron microscopy survey. – Englera 32, pp. 1–244. PDF

• Yan, Y. Y., Gao, N. & W. Barthlott (2011): Mimicking natural superhydrophobic surfaces and grasping the wetting process: A review on superhydrophobic surfaces. pp. 80–105. Adv.Colloid Interface Science, doi:10.1016/j.cis.2011.08.005

• Cerman, Z., Barthlott, W. & J. Nieder (2011): Erfindungen der Natur: Bionik – Was wir von Pflanzen und Tieren lernen können. 3rd edn, ., 280 pp.., Rowohlt-Verlag

• Sommer, J. H., Kreft, H., Kier, G., Jetz, W. Mutke, J. & W. Barthlott (2010): Projected impacts of climate change on regional capacities for global plant species richness. Proc. Royal Soc. doi:10.1098/rspb.2010.0120

• Kier, G., Kreft, H., Lee, T. M., Jetz, W., Ibisch, P., Nowicki, C., Mutke, J. & W. Barthlott (2009): A global assessment of endemism and species richness across island and mainland regions. PNAS 106 (23): doi:10.1073/pnas.0810306106

• Barthlott, W. et al. (2009): A torch in the rainforest: thermogenesis of the Titan arum (Amorphophallus titanum). Plant Biol. 11 (4): 499–505 doi:10.1111/j.1438-8677.2008.00147.x

• Barthlott, W.et al. (2004): Karnivoren. Biologie und Kultur fleischfressender Pflanzen. Ulmer, Stuttgart. – Englische Ausgabe (2007): The curious world of carnivorous plants. Timber Press, USA, französisch (2008): Plantes Carnivores, Belin, Paris

• Greilhuber, J.,Borsch,T., Müller, K., Worberg, A., Porembski, S. & W. Barthlott (2006): Smallest angiosperm genomes found in Lentibulariaceae, with chromosomes of bacterial size. Plant Biol. 8: 770–777 doi:10.1055/s-2006-924101

• Barthlott, W. et al. (2005): Global centres of vascular plant diversity. Nova Acta Leopoldina 92 (342): 61–83 https://www.researchgate.net/profile/Holger_Kreft/publication/215672852_Global_centers_of_vascular_plant_diversity/links/0fcfd50472816a625b000000/Global-centers-of-vascular-plant-diversity.pdf

• Borsch, T., Hilu, K. W., Quandt, D. Wilde, V., Neinhuis, C. & W. Barthlott (2003): Noncoding plastid trnT-trnF sequences reveal a well resolved phylogeny of basal angiosperms. J. Evol. Biol. 16: 1–19 doi:10.1046/j.1420-9101.2003.00577.x

• Barthlott, W. & M. Winiger (eds.) (2001): Biodiversity. A challenge for development research and policy. 429 pp. ., Springer Publishers doi:10.1007/978-3-662-06071-1

• Porembski, S. & W. Barthlott (eds.) (2000): Inselbergs: biotic diversity of isolated rock outcrops in tropical and temperate regions. 528 pp., Springer Publishers doi:10.1007/978-3-642-59773-2

• Barthlott, W. et al. (1998): First protozoa-trapping plant found. Nature 392: 447 doi:10.1038/33037

• Barthlott, W. & C. Neinhuis (1997): Purity of the sacred lotus, or escape from contamination in biological surfaces. Planta 202: 1–8 doi:10.1007/s004250050096

• Barthlott, W., Lauer, W. & A. Placke (1996): Global distribution of species diversity in vascular plants: towards a world map of phytodiversity. Erdkunde 50: 317‑327 doi:10.3112/erdkunde.1996.04.03

• Wagner, T., Neinhuis, C. & W. Barthlott (1996): Wettability and contaminability of insect wings as a function of their surface sculptures. Acta Zoologica 77 (3): 213–225 doi:10.1111/j.1463-6395.1996.tb01265.x

• Burr, B., Rosen, D. & W. Barthlott (1995): Untersuchungen zur Ultraviolettreflexion von Angiospermenblüten. III. Dilleniidae und Asteridae. 186 pp, Akad. Wiss. Lit. Mainz. F. Steiner Verlag, Stuttgart. PDF

• Noga, G., Wolter, M., Barthlott, W. & W. Petry (1991): Quantitative evaluation of epicuticular wax alterations as induced by surfactant treatment. Angew. Bot. 65: 239–252

• Barthlott, W. & E. Wollenweber (1981): Zur Feinstruktur, Chemie und taxonomischen Signifikanz epicuticularer Wachse und ähnlicher Sekrete. 67 S., Akad. Wiss. Lit. Mainz. F. Steiner Verlag, Stuttgart, PDF

• Barthlott, W. (1977): Kakteen, 212 pp., Belser Verlag (English; Cacti, Stanley Thornes Publishers, London 1979; auch französische und holländische Ausgaben)

• Barthlott, W. & N. Ehler (1977): Raster-Elektronenmikroskopie der Epidermis-Oberflächen von Spermatophyten. 105 pp ., Akad. Wiss. Lit. Mainz. F. Steiner Verlag, Stuttgart, PDF

Siehe auch

• Lotus-Effekt
• Salvinia-Effekt

Weblinks

• Literatur von und über Wilhelm Barthlott im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek
• Autoreintrag und Liste der beschriebenen Pflanzennamen für Wilhelm Barthlott beim IPNI
• www.lotus-salvinia.de
• Google Scholar Citations Wilhelm Barthlott
• „Prof. Dr. Wilhelm Barthlott: 99 seconds for the future of biodiversity“
• „Der Lotus-Effekt“ by Philip Morris Stiftung 1998
• „Lufthaltende Schiffsbeschichtungen nach biologischem Vorbild zur Reibungsreduktion“ Fraunhofer UMSICHT
• Nees-Institut für Biodiversität der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
• Botanische Gärten der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn (http://www.botgart.uni-bonn.de)/
• BMBF-BIOTA AFRIKA-Projekt (http://www.biota-africa.org)/
• BION Bonn (http://www.bion-bonn.org/de)
• Akademie der Wissenschaft und der Literatur, Mainz

Nachweise

• Curriculum Vitae auf der Website von Wilhelm Barthlott www.lotus-salvinia.de
• Komplettes Publikationsverzeichnis auf www.lotus-salvinia.de
• Forschungsgemeinschaft Biokon zum 70. Geburtstag